Link alla notizia: http://www.businessmagazine.it/news/l-alluminio-e-meglio-del-litio-da-stanford-una-nuova-batteria-rivoluzionaria_56754.html

Un batteria agli ioni di alluminio è più sicura, economica e soprattutto ha una longevità maggiore delle batterie prodotte con le tecnologie attuali. I ricercatori di Stanford propongono un progetto con interessanti potenzialità commerciali

Click sul link per visualizzare la notizia.

Dal super eco che sta avendo questa notizia (ieri hanno pure fatto un servizio al tg) forse è la volta buona che vediamo delle novità concrete e applicate in ambito batterie oltre ai soliti annunci.. :)

Purtroppo c'è il problema dei soli due volt di output.. :(

L'articolo rispetto a quelli di ieri da qualche numero in più sull'energia stoccabile. C'è però qualche contraddizione:

Questo
una batteria in alluminio può contenere il triplo dell'energia di una controparte agli ioni di litio

E' in contraddizione con questo:
La densità di energia della batteria, di circa 40Wh per chilogrammo, è comparabile a quella delle batterie all'acido di piombo e alle batterie NiMH.

Tralasciando che l'acido di piombo non esiste (ma si parla di batterie Piombo-Acido, i due elementi distinti che le costituiscono), non è chiaro quindi cosa significa "controparte" visto che il problema delle batterie sui veicoli (e sui telefoni) è il peso relazionato alla carica.

Poi ho un dubbio: non capisco quale sia il problema dei 2V visto che si può fare una serie. Cosa mi perdo?

anchio non ho capito, dite che può contenere il triplo dell'energia e poi dite che si limita ad un bassissimo 40wh per kg? Quando con gli ioni di litio stiamo sui 150-200 wh/kg ??
Allora SEMMAI UN TERZO!!
In tal caso questa tecnologia con cellulari o dispositivi portatili troverebbe ben pochi impieghi...

Dal super eco che sta avendo questa notizia (ieri hanno pure fatto un servizio al tg) forse è la volta buona che vediamo delle novità concrete e applicate in ambito batterie oltre ai soliti annunci.. :)

Purtroppo c'è il problema dei soli due volt di output.. :(Una alternativa valida al litio (pur limitata) sarebbe una conquista eccezionale per l'intera umanità in quanto si avrebbero ripercussioni positive in tutti i campi tecnologici - primo fra tutti (per interesse) senza dubbio l'automobilistico.

L'articolo rispetto a quelli di ieri da qualche numero in più sull'energia stoccabile. C'è però qualche contraddizione:

Questo

E' in contraddizione con questo:

Tralasciando che l'acido di piombo non esiste (ma si parla di batterie Piombo-Acido, i due elementi distinti che le costituiscono), non è chiaro quindi cosa significa "controparte" visto che il problema delle batterie sui veicoli (e sui telefoni) è il peso relazionato alla carica.In effetti non ho capito neppure io, alla fine a parità di ingombri e peso queste nuove batterie contengono più o meno carica delle attuali al litio?

Poi ho un dubbio: non capisco quale sia il problema dei 2V visto che si può fare una serie. Cosa mi perdo?Che una serie (in realtà, parallelo) non innalza il valore di tensione di uscita, ma viene utilizzata solo per aumentare la capacità.
Ogni tecnologia di batteria ha una tensione di uscita caratteristica (o meglio, un intorno della stessa, in quanto vi è un declino) e per quella al litio va da 2,7V a 4,2V, da qui il valore tipicamente standard di 3,65V.
Con 2V è difficile alimentare molti dispositivi elettronici attuali (anche se con la diminuzione della nanometria questo potrebbe presto non costituire più un problema, in quanto come conseguenza vi è una diminuzione della tensione di alimentazione) senza ricorrere all'utilizzo di un innalzatore di tensione (che deve essere a sua volta alimentato e quindi riduce la capacità reale della batteria).
Inoltre, ovviamente, a parità di mAh immagazzinati una stessa batteria che sia agli ioni di Li oppure a questi nuovi ioni di Al avrà energia immagazzinata diversa (1000mAh*2V=2Wh mentre 1000mAh*3,6V=3,6Wh).

Una alternativa valida al litio (pur limitata) sarebbe una conquista eccezionale per l'intera umanità in quanto si avrebbero ripercussioni positive in tutti i campi tecnologici - primo fra tutti (per interesse) senza dubbio l'automobilistico.

In effetti non ho capito neppure io, alla fine a parità di ingombri e peso queste nuove batterie contengono più o meno carica delle attuali al litio?

Che una serie (in realtà, parallelo) non innalza il valore di tensione di uscita, ma viene utilizzata solo per aumentare la capacità.
Ogni tecnologia di batteria ha una tensione di uscita caratteristica (o meglio, un intorno della stessa, in quanto vi è un declino) e per quella al litio va da 2,7V a 4,2V, da qui il valore tipicamente standard di 3,65V.
Con 2V è difficile alimentare molti dispositivi elettronici attuali (anche se con la diminuzione della nanometria questo potrebbe presto non costituire più un problema, in quanto come conseguenza vi è una diminuzione della tensione di alimentazione) senza ricorrere all'utilizzo di un innalzatore di tensione (che deve essere a sua volta alimentato e quindi riduce la capacità reale della batteria).
Inoltre, ovviamente, a parità di mAh immagazzinati una stessa batteria che sia agli ioni di Li oppure a questi nuovi ioni di Al avrà energia immagazzinata diversa (1000mAh*2V=2Wh mentre 1000mAh*3,6V=3,6Wh).




Allora il parallelo mantiene la stessa tensione(V), mentre aumenta la capacità (Ah), quindi anche l'energia (Wh) (ed anche la corrente massima e la corrente di carica ma questo ci interessa meno per ora)
Esempio
se metto in parallelo 3 elementi da 2V e 1000Ah ottengo una batteria da 2V e 3000Ah quindi abbiamo 6000Wh (2V x 3 elementi x 1000Ah)

La serie invece mantiene la capacità (Ah), mentre aumenta la tensione (V) e quindi l'energia (Wh)
Esempio
se metto in serie 3 elementi da 2V e 1000Ah ottengo una batteria da 6V e 1000Ah quindi abbiamo 6000Wh (2V x 3 elementi x 1000Ah - si la moltiplicazione è la stessa ed è giusta)




PS con 5A/grammo di corrente di carica per caricare una batteria di 1kg in un minuto ci vogliono 5kA... diventa questo il problema :D

)

Poi ho un dubbio: non capisco quale sia il problema dei 2V visto che si può fare una serie. Cosa mi perdo?

Stessa cosa che ho detto ieri davanti al tv.

Ho si son bevuti qualcosa di peso al tg , o la serie non regge .
@mikelezz

Scusa ma non si possono mettere in parallelo delle serie di 3 batteria in modo da ottenere 6v x n celle?

Allora il parallelo mantiene la stessa tensione(V), mentre aumenta la capacità (Ah), quindi anche l'energia (Wh) (ed anche la corrente massima e la corrente di carica ma questo ci interessa meno per ora)
Esempio
se metto in parallelo 3 elementi da 2V e 1000Ah ottengo una batteria da 2V e 3000Ah quindi abbiamo 6000Wh (2V x 3 elementi x 1000Ah)

La serie invece mantiene la capacità (Ah), mentre aumenta la tensione (V) e quindi l'energia (Wh)
Esempio
se metto in serie 3 elementi da 2V e 1000Ah ottengo una batteria da 6V e 1000Ah quindi abbiamo 6000Wh (2V x 3 elementi x 1000Ah - si la moltiplicazione è la stessa ed è giusta)




PS con 5A/grammo di corrente di carica per caricare una batteria di 1kg in un minuto ci vogliono 5kA... diventa questo il problema :D

mmm Sai che figaa avere nel contatore di casa 5.000 ampere... mi domando come diventerebbero i cavi dell'impianto.

Scusa ma non si possono mettere in parallelo delle serie di 3 batteria in modo da ottenere 6v x n celle?

Certo, visto che le batterie delle automobili sono una serie di 6 celle da 2 V medi, 2,13 V a piena carica.

Il problema dei 2 V per cella non esiste proprio.

mmm Sai che figaa avere nel contatore di casa 5.000 ampere... mi domando come diventerebbero i cavi dell'impianto.

Contando i 2 V della cella, 5.000 ampere sono "solo" 10 kW, una potenza che già puoi ordinare per il contatore di casa tua. Una "piccola" differenza che a casa tua arrivano 230 V, quindi gli ampere circolanti sono circa 100 volte meno che a 2 V.

Se è vero quello che hanno scritto, sono batterie usabili solo mettendo insieme una serie-parallelo di celle, in modo da arrivare sui 100 V ai morsetti, cosicché il caricatore può erogare correnti sopportabili dai cavi che si usano tutti i giorni.

C'è anche il tempo che conta.
Se portiamo i minuti a 10, sono già 500 A, valore molto alto ma già più maneggiabile. ;)

alluminio? tanta roba, non costerebbe una cippa... è un materiale facilmente reperibile!

2V sono davvero pochi... ma con una spolverata di GRAFENE arriveranno a veicolare un paio ci Gigavolts su cavi da 0.01 mm !

Contando i 2 V della cella, 5.000 ampere sono "solo" 10 kW, una potenza che già puoi ordinare per il contatore di casa tua. Una "piccola" differenza che a casa tua arrivano 230 V, quindi gli ampere circolanti sono circa 100 volte meno che a 2 V.

Se è vero quello che hanno scritto, sono batterie usabili solo mettendo insieme una serie-parallelo di celle, in modo da arrivare sui 100 V ai morsetti, cosicché il caricatore può erogare correnti sopportabili dai cavi che si usano tutti i giorni.

C'è anche il tempo che conta.
Se portiamo i minuti a 10, sono già 500 A, valore molto alto ma già più maneggiabile. ;)

Ok... solo che se alzo il contatore di casa a 10kW solo per l'aumento di potenza bimestralmente (a prescindere dai consumi) mi arrivano delle legnate che allo stesso prezzo compro batterie al litio una volta al mese e rinnovo tutto il parco batterie di casa.

alluminio? tanta roba, non costerebbe una cippa... è un materiale facilmente reperibile!

2V sono davvero pochi... ma con una spolverata di GRAFENE arriveranno a veicolare un paio ci Gigavolts su cavi da 0.01 mm !

ho pure io il vago presentimento che queste batterie in alluminio finiranno assieme al grafene nel cassonetto degli x-files :D vorrei davvero vederle realizzate e introdotte anche solo come prototipo nel mercato entro un anno

Contando i 2 V della cella, 5.000 ampere sono "solo" 10 kW, una potenza che già puoi ordinare per il contatore di casa tua. Una "piccola" differenza che a casa tua arrivano 230 V, quindi gli ampere circolanti sono circa 100 volte meno che a 2 V.

Se è vero quello che hanno scritto, sono batterie usabili solo mettendo insieme una serie-parallelo di celle, in modo da arrivare sui 100 V ai morsetti, cosicché il caricatore può erogare correnti sopportabili dai cavi che si usano tutti i giorni.

C'è anche il tempo che conta.
Se portiamo i minuti a 10, sono già 500 A, valore molto alto ma già più maneggiabile. ;)

I 5kA sono un problema a prescindere che sia a monte o a valle del caricabatterie. Sono troppi per usare del cavo, di solito si trasportano in barra di rame o alluminio ma per potenze così piccole è uno spreco di materiale.

Ok... solo che se alzo il contatore di casa a 10kW solo per l'aumento di potenza bimestralmente (a prescindere dai consumi) mi arrivano delle legnate che allo stesso prezzo compro batterie al litio una volta al mese e rinnovo tutto il parco batterie di casa.

Certo. :)
Se ti accontentassi di caricarla in 10 minuti invece che in uno, ti basta ed avanza quello attuale da 3,3 kW, visto che ti servirebbe "solo" 1 kW.

I 5kA sono un problema a prescindere che sia a monte o a valle del caricabatterie. Sono troppi per usare del cavo, di solito si trasportano in barra di rame o alluminio ma per potenze così piccole è uno spreco di materiale.

Certo, ma se usi una serie di 50 celle, per portare la tensione sui 100 V, a parità di tempo di carica (1 minuto), ti ci vogliono delle connessioni che sopportano 100 A, quindi fili grossi ma non chlogrammi di rame o alluminio. Se poi magari ti accontenti di caricare in 4 minuti, bastano 25A, cioè cavi da qualche mm2 di rame.

Sto pensando alle automobili elettriche o altre diavolerie simili, non certo ai telefoni cellulari.

Certo, visto che le batterie delle automobili sono una serie di 6 celle da 2 V medi, 2,13 V a piena carica.

Il problema dei 2 V per cella non esiste proprio.Bhe in ambito automobilistico dove lo spazio non è un problema hai certamente ragione

Certo, ma se usi una serie di 50 celle, per portare la tensione sui 100 V, a parità di tempo di carica (1 minuto), ti ci vogliono delle connessioni che sopportano 100 A, quindi fili grossi ma non chlogrammi di rame o alluminio. Se poi magari ti accontenti di caricare in 4 minuti, bastano 25A, cioè cavi da qualche mm2 di rame.

Sto pensando alle automobili elettriche o altre diavolerie simili, non certo ai telefoni cellulari.

Pardon, forse non mi ero spiegato bene, per potenze piccole intendo <1MW (megawatt - lavoro nel settore idroelettrico)

Comuque siamo d'accordo: non si faranno singole celle 2V da 1kg :D

Bhe in ambito automobilistico dove lo spazio non è un problema hai certamente ragione

A parte che i processori moderni vanno tutti a 1,2 V, quindi avere i 3,3 V è più un'abitudine del passato che una reale esigenza.

In un telefono cellulare, in cui la lunghezza delle connessioni è minima, 2 V vanno più che bene, se tutta l'industria elettronica decidesse questo valore di alimentazione (2 V) come lo standard.

A parte che i processori moderni vanno tutti a 1,2 V, quindi avere i 3,3 V è più un'abitudine del passato che una reale esigenza.

In un telefono cellulare, in cui la lunghezza delle connessioni è minima, 2 V vanno più che bene, se tutta l'industria elettronica decidesse questo valore di alimentazione (2 V) come lo standard.Con 40Wh/kg servirebbero dispositivi 3 volte più grandi e pesanti, improponibile

In effetti non ho capito neppure io, alla fine a parità di ingombri e peso queste nuove batterie contengono più o meno carica delle attuali al litio?

Meno.
Solo circa 40Wh/Kg contro i 130..2000 Wh/Kg delle batterie a ioni di litio (esistono varianti in base ai materiali usati per catodo, anodo ecc.).

Ma non è male rispetto ad altre batterie tipo quelle piombo+acido (30..40Wh/Kg) e le Nichel-Cadmio (40..60Wh/Kg).
Ma già le NiMH stanno a 95Wh/Kg.

Ma c'e' da notare che esistono batterie al litio-qualcosa che raggiungono densità ancora
più elevate.
Ad esempio la Tadiran propone batterie Li/SOCl2 (Litio - Cloruro di tionile) che arrivano a 1420Wh/Kg con durata in servizio dai 15 ai 25 anni. :eek:

Premesso questo, potrebbero già essere interessanti perche anche se "poco capienti" non sono a rischio di esplosione o di perdita di liquidi, quindi ad esempio le si potrebbe usare in un auto elettrica piazzandole lungo tutta la carrozzeria al posto di pannelli fonoassorbenti ecc. (distribuendo anche meglio il peso).
Penso che continueranno a lavorarci sopra cercando di raggiungere almeno i 100 Wh/Kg.
Per ora sarebbero interessanti come sostituto delle piombo-acido, ma quelle sono ultra-economiche.

"Anzitutto l'alluminio ... è un materiale abbastanza inerte, il che porta alla realizzazione di batterie più sicure e con un basso grado di infiammabilità"
:doh: :sbonk: :sbonk: :sbonk: :sbonk:

Immagino questa tecnologia applicata sulla tesla model s.
Se come dicono queste batterie hanno 3 volte la capacità di carica elettrica sullo stesso peso allora l'autonomia della model s dovrebbe teoricamente arrivare a 1200km... oppure avere una macchina con la stessa autonomia con un peso molto inferiore...

"Anzitutto l'alluminio è disponibile in abbondanza e per questo motivo, è economico".. Infatti, è talmente economico "che quasi te lo regalano.." Proprio quasi.. Anche sull'abbondanza ho i miei dubbi.. Ti fanno credere che le risorse sul pianeta suano infinite.. Si c'è il riciclaggio, ma anche questo metodo non ha un ciclo infinito..

"Anzitutto l'alluminio ... è un materiale abbastanza inerte, il che porta alla realizzazione di batterie più sicure e con un basso grado di infiammabilità"Va dato un minimo di contesto, l'articolo si rivolge ad un pubblico più ampio.
Tecnicamente è molto reattivo, ma visto che l'ossido che forma non si stacca dalla superficie ed è piuttosto duro, l'effetto è che un pezzo di alluminio è praticamente inerte e lo puoi vendere a chiunque in un qualsiasia negozio di bricolage.

Fonde a temperature basse, raggiungibili da un comune fuoco di legna o da una nave in fiamme (come certe navi militari del passato che si sono fuse da sole). In sè non brucia.

Il litio invece mi sembrava che reagisse in modo abbastanza violento con l'acqua (genera anche idrogeno quando si ossida, ilarità) o anche con l'azoto e va stoccato sott'olio se puro.
Il litio non lo trovi nei negozi di bricolage.

alla fine a parità di ingombri e peso queste nuove batterie contengono più o meno carica delle attuali al litio?Come dice LMCH tengono meno, ma è un prototipo quindi c'è spazio per migliorare.
Quello che interessa maggiormente qui è che queste celle sono di alluminio quindi costano meno da fare ed inoltre reggono agevolmente 4-6 volte la quantità di cicli carica-scarica delle litio (o delle piombo acido che sono più o meno lì).
Si parla di 1000-2000 per le litio decenti vs 7500 cicli per queste celle qui.

Stiamo parlando di celle ricaricabili che hanno una capacità bassina, ma una vita operativa di 4-6 volte tanto una batteria al litio e costo dei materiali e della lavorazione drasticamente ridotto, quindi sì non è malaccio.

Questo tipo di batterie se prodotte anche così come sono (a costi relativamente concorrenziali con le piombo-acido, quindi meno di 4 volte il prezzo di una piombo-acido) potrebbero rimpiazzare le batterie piombo-acido in tutte le applicazioni dove non frega una sega del peso ma è il costo e la manutenzione che fanno la differenza (gruppi di continuità, roba per stoccare l'energia prodotta da fonti incostanti come le rinnovabili o l'energia elettrica prodotta di notte dalle centrali poco flessibili come le centrali atomiche o idroelettriche per poi scaricare le batterie di giorno quando serve, invece di accendere centrali a combustibili fossili). Non so per le automobili, non ho idea della corrente di spunta che questi cosi possano generare, ma probabilmente si può ovviare in qualche modo con dei condensatori se proprio è necessario.

Ad esempio la Tadiran propone batterie Li/SOCl2 (Litio - Cloruro di tionile) che arrivano a 1420Wh/Kg con durata in servizio dai 15 ai 25 anniAttenzione, stai confrontando pere con mele, quelle batterie lì sono non ricaricabili, quindi ok, belle e utili per scopi specifici (ambito militare o industriale), ma sono in competizione con le batterie a sali fusi o le alcaline o altro, non con le litio normali.

Va dato un minimo di contesto, l'articolo si rivolge ad un pubblico più ampio.
Tecnicamente è molto reattivo, ma visto che l'ossido che forma non si stacca dalla superficie ed è piuttosto duro, l'effetto è che un pezzo di alluminio è praticamente inerte e lo puoi vendere a chiunque in un qualsiasia negozio di bricolage.

Fonde a temperature basse, raggiungibili da un comune fuoco di legna o da una nave in fiamme (come certe navi militari del passato che si sono fuse da sole). In sè non brucia.

Sì ma qui non si sta parlando di alluminio solido e passivato ma di ioni di alluminio: Al+++ se non ricordo male...
Le lezioni di chimica sono un ricordo lontano ma direi che se metti a contatto 4 Al+++ con 3 molecole di O2 ottieni 2 molecole di ossido di alluminio (Al2O3) e una bella fiammata :D
Copiando da Wikipedia:
"L'alluminio in polvere si ossida in maniera energica e per questo ha trovato uso nei propellenti solidi per i razzi (specie sotto forma di alluminio scuro detto anche alluminio pirotecnico). Per il medesimo motivo viene utilizzato nel processo di saldatura alluminotermica, mescolato con ossido di ferro per formare la termite, secondo la seguente reazione esotermica:[6]
2 Al + Fe2O3 → Al2O3 + 2 Fe"

Sì ma qui non si sta parlando di alluminio solido e passivato ma di ioni di alluminio: Al+++ se non ricordo male...La quantità di ioni in una batteria è irrisoria, il rilascio di energia da una reazione del genere è infinitesimale perchè sono infinitesimali le quantità di reagente. :)

Le batterie al litio saltano principalmente per causa di interazione tra il materiale del catodo e l'elettrolita.
Ad esempio il LiCoO2 che a temperature elevate (corto circuito della cella o di celle adiacenti) si decompone liberando ossigeno che poi va a reagire con l'elettrolita (olio di un qualche tipo perchè il litio reagisce con l'acqua quindi l'acqua non va bene come solvente).
POI ci si mette anche il litio a fare casini quando la cella è rotta e il catodo è esposto all'aria.

Altre batterie al litio come le lifepo4 (litio-ferro-fosfato) o altri non fanno sto giochino, quindi non bruciano o è più difficile che lo facciano. Solo che hanno una densità inferiore alle licoo2.

Il catodo di queste batterie è una piastra di alluminio o un composto di alluminio quindi anche a X temperatura è inerte e suppongo anche che l'elettrolita non sia un olio, quindi la batteria fonde scaricando la sua energia come calore ma non prende fuoco nè esplode.

Con 40Wh/kg servirebbero dispositivi 3 volte più grandi e pesanti, improponibile

Stavo parlando della tensione erogata di 2 V, più che adatta anche ai dispositivi elettronici moderni.
La densità di energia è invece bassa e hai ragione tu che per piccoli dispositivi è una soluzione improponibile.

E pensare che c'è ancora gente che crede che l'elettrico non sia il futuro dell'automobile e che si è ancora in alto mare su questo frangente. :rolleyes:

Ottima notizia.
Sopratutto in considerazione del fatto che sarà possibile ricaricare completamente una batteria in pochissimo tempo.

A parte il tempo di ricarica e i cicli di carica/scarica, che poi è il vero limite delle macchine elettriche di oggi, le batterie a litio non hanno rivali per il momento, se è vero che si raggiungono appena 40 kw contro i 200 delle migliori batteri a polimeri di litio e i 350 delle litio NCM (2500 cicli di carica scarica con una capacità residua pari al 80%).
Non dobbiamo dimenticarci che il litio è il secondo elemento, non inerte più piccolo disponibile in natura.